Способ определения техногенной загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами группы железа (железо, кобальт, никель)

 

Использование: при геохимическом мониторинге окружающей среды для повышения экспрессности контроля состояния почвенного покрова промышленных предприятий и населенных пунктов. Сущность изобретения: отбирают пробы почв, высушивают, просеивают до фракции менее 1 мм, поочередно помещают их в кювету из немагнитного материала, устанавливают ее на платформу датчика магнитной восприимчивости, производят измерения, затем полученные значения выносят на карту исследуемой территории, строят изолинии магнитной восприимчивости и по превышениям значений магнитной восприимчивости относительно фона выделяют загрязненные участки территории тяжелыми металлами группы железа. 5 ил.

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды для контроля состояния почвенного покрова территорий промышленных предприятий и населенных пунктов.

Загрязнение почв тяжелыми металлами в последние годы приобретает все больший интерес, так как они могут образовывать труднорастворимые и устойчивые соединения, не подверженные процессам быстрого и полного разрушения, что особо опасно для живых организмов.

Известен способ определения содержания суммы органоминеральных соединений в природных и техногенных объектах [1], по которому отбирают пробы из природных сред, выделяют из проб хлороформенным экстрактом органоминеральные соединения, переводят их в раствор, прозрачный в ультрафиолетовой области спектра, определяют спектрометрическим методом содержание суммы органоминеральных соединений и по превышению их содержаний относительно фона дают оценку природным и техногенным объектам.

Известен способ выявления техногенного загрязнения почв никелем, медью, цинком и свинцом [2], выбранным в качестве прототипа, включающий отбор проб, производство из них 0,1N или 1N соляно-кислых вытяжек, определение в них содержания никеля, меди, цинка и свинца и, если их концентрация превышает ПДК, судят о наличии техногенного загрязнения почвы.

Однако этот способ технологически сложен, дорогостоек, требует особой чистоты реактивов и высокочувствительного аппаратурного метода анализа.

Задачей настоящего изобретения является повышение экспрессности определения загрязненности почвенного покрова железом, никелем и кобальтом (металлами группы железа) на территориях промышленных предприятий и населенных пунктов на стадии предварительных эколого-геохимических исследований.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения техногенной загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами группы железа (железо, кобальт, никель), заключающемся в отборе проб почв, их обработке, определении в них наличия загрязняющих элементов и суждении по ним о наличии загрязнения почвы, согласно изобретению, отобранные пробы высушивают, просеивают до фракции менее 1 мм, поочередно помещают их в кювету из немагнитного материала, устанавливают ее на платформу датчика магнитной восприимчивости, производят измерения магнитной восприимчивости. Затем эти полученные значения выносят на карту исследуемой территории, строят изолинии магнитной восприимчивости и по превышениям значений магнитной восприимчивости относительно фона выделяют загрязненные участки территории тяжелыми металлами группы железа.

Предлагаемый способ, по сравнению с известным, дает возможность экспрессно выделить загрязненность почвенного покрова на ранних стадиях исследований и достаточно дешево оценить величину магнитной восприимчивости в почво-грунтах, что позволяет производить опережающую съемку и выделять участки под детальные исследования. Полученные результаты повышают геохимическую, экологическую и социальную эффективность работ за счет экспрессности и определения нового параметра магнитной восприимчивости в исследуемых объектах.

Фиг. 1 - Карта распределения магнитной восприимчивости в почво-грунтах территории промышленного предприятия АООТ "Сибэлектромотор" г. Томска. Цифровые значения указывают величину магнитной восприимчивости изоконцентраций в единицах СИ. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения почвенного покрова.

Фиг. 2 - Карта распределения суммы элементов (кобальт, никель) в почво-грунтах территории промышленного предприятия АООТ "Сибэлектромотор" г. Томска по данным эмиссионно-спектрального анализа. Цифровые значения указывают величину магнитной изоконцентраций элементов в мг/кг. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения почвенного покрова.

Фиг. 3 - Карта распределения магнитной восприимчивости в почво-грунтах территории г. Томска. Цифровые значения указывают величину магнитной восприимчивости изоконцентраций в единицах СИ. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения почвенного покрова.

Фиг. 4 - Карта распределения магнитной восприимчивости в почво-грунтах территории г. Междуреченска. Цифровые значения указывают величину магнитной восприимчивости изоконцентраций в единицах СИ. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения почвенного покрова.

Фиг. 5 - Карта распределения магнитной восприимчивости в почво-грунтах территории г. Стрежевого. Цифровые значения указывают величину магнитной восприимчивости изоконцентраций в единицах СИ. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения почвенного покрова.

Способ реализуется следующим образом.

В соответствии с поставленной задачей поисковой геохимии и экогеохимии проводят опробование (вес пробы от 200 до 250 г) почв и почво-грунтов по определенной сети в зависимости от масштаба съемки. Пробу высушивают при комнатной температуре и просеивают через сито с размером ячеек 1 мм. Затем просеянную массу (фракция менее 1 мм) квартуют и сокращают до веса ориентировочно 70 грамм. Полученный материал помещают в специальную кювету, выполненную из немагнитного материала в форме параллелепипеда. Совмещают ее положение с платформой датчика серийного прибора ИВМ-2 (измеритель магнитной восприимчивости) и производят измерение не менее трех раз магнитной восприимчивости, после чего значения осредняют. Полученные результаты выносятся на карту фактов и по значениям магнитной восприимчивости строят карту, на которой выделяют участки, превышающие фоновые концентрации. Участки, на которых устанавливается трехкратное превышение фона магнитной восприимчивости, являются аномальными по техногенному загрязнению.

Пример выполнения предлагаемого способа. На территории промышленного предприятия АООТ "Сибэлектромотор" г. Томска отбирались пробы почво-грунтов весом 200 - 250 г на площади промышленной территории по сети 50 x 50 метров, а в санитарно-защитной зоне 100 x 100 метров. После отбора пробы высушивались, просеивались, квартовались (сокращались) и подвергались измерению магнитной восприимчивости. Полученные результаты выносились на карту, после чего производили построение изолиний магнитной восприимчивости и выделяли участки максимального загрязнения (фиг. 1), где фоновые концентрации составляли 40 - 50 · 10^-5 ед. СИ. Ореолы повышенных значений загрязнения характеризуются величинами более 50 · 10^-5 ед. СИ магнитной восприимчивости, а аномальные в области более 150 · 10^-5 ед. СИ. Участки максимального загрязнения характеризуются значениями более 300 · 10^-5 ед. СИ, что отражает специфику предприятия с его чугуно-литейным производством.

Для контроля загрязнения пробы почво-грунтов были проанализированы на содержание Ni и Co эмиссионно-спектральным анализом. Полученные результаты вынесены на карту (фиг. 2), где участки аномальных концентраций тяжелых металлов (Co + Ni) совпадают с участками максимальных значений магнитной восприимчивости (фиг. 1).

Представленные данные являются составной частью эколого-геохимического и многоцелевого геохимического картирования и направлены на создание технологий этих картирований. Исследования магнитной восприимчивости в почвах-грунтах проводились также на городских территориях г. Томска (фиг. 3), г. Междуреченска (фиг. 4) и г. Стрежевого (фиг. 5).

Источники информации: 1. Патент РФ N 2047190, 6 G 01 V 9/00, 1995.

2. Патент РФ N 2029321, 6 G 01 V 9/00, 1995.

Формула изобретения

Способ определения техногенной загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами группы железа (железо, кобальт, никель), включающий отбор проб почв, их обработку, определение в них наличия загрязняющих элементов и суждение по ним о наличии загрязнения почвы, отличающийся тем, что отобранные пробы почвы высушивают, просеивают до фракции менее 1 мм, поочередно помещают их в кювету из немагнитного материала, устанавливают ее на платформу датчика магнитной восприимчивости, производят измерения магнитной восприимчивости, затем полученные значения выносят на карту исследуемой территории, строят изолинии магнитной восприимчивости и по превышениям значений магнитной восприимчивости относительно фона выделяют загрязненные участки территории тяжелыми металлами группы железа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5